Les ponts en maçonnerie Du diagnostic à la réparation

Transcription

1 Les ponts en maçonnerie Du diagnostic à la réparation Réparation et renforcement des fondations Florian POUGET Cerema DTer Est DOA NANCY, 24 septembre

2 Réparation des fondations des ponts voûtes NANCY, 24 septembre

3 Réparation des fondations des ponts voûtes Nous l avons déjà vu, les ponts voûtes sont des ouvrages très robustes et construits pour durer Un ouvrage lourd, qui transmet une compression importante dans ses appuis qui doivent être stables pour équilibrer les composantes horizontales Problème => les sols sont déformables et affouillables dans le cas des appuis en rivière NANCY, 24 septembre

4 Réparation des fondations Types de fondation des ponts voûtes Les fondations profondes sur pieux : Les pieux sont le plus souvent en bois, d un diamètre de 0.20 à 0.35m, rarement de plus de 10m. Ils atteignent le sustratum. Les espacements courants entre pieux sont de 0.80 à 1.50m La pointe est parfois munie d un sabot métallique. L ensemble est relié par une semelle de répartition dont la conception a évolué avec les époques NANCY, 24 septembre

5 Réparation des fondations Types de fondation des ponts voûtes Fondations profondes surmontées d une plate-forme en charpente (fin du XVIIIe siècle ) Source : guide fondation de pont en site aquatique NANCY, 24 septembre

6 Réparation des fondations Types de fondation des ponts voûtes Au XIXe siècle avec l arrivée du béton immergé on commence à réaliser des semelles de répartition en béton coulé dans une enceinte de palplanches en bois Source : guide fondation de pont en site aquatique NANCY, 24 septembre

7 Réparation des fondations Types de fondation des ponts voûtes Les fondations superficielles ou semi-profondes Lorsque qu il était possible de travailler à sec et que le substratum était affleurant, les ouvrages étaient fondés superficiellement L ouvrage peut reposer à même le sol, sans semelle ou posé sur une plate-forme en bois afin de limiter les remontées d eau dans la voûte. Pour des ouvrages plus imposants, on peut voir un élargissement des piles à la base ou la présence d une semelle en béton dans un caisson sans fond NANCY, 24 septembre

8 Réparation des fondations Types de fondation des ponts voûtes Fondations superficielles avec élargissement du pied de la pile par redans (illustration ci-dessus: coupe longitudinale du pont-neuf à Paris) Source : guide fondation de pont en site aquatiques NANCY, 24 septembre

9 Réparation des fondations Types de fondation des ponts voûtes Exemple de fondation sur massif de béton immergé coulé dans une enceinte de palplanches entourée d enrochements Source : guide fondation de pont en site aquatique NANCY, 24 septembre

10 Réparation des fondations Principales causes de désordres Les causes de désordres sont presque essentiellement dues à l action de l eau sur la structure, néanmoins cette action est rendue possible par plusieurs facteurs : Un mauvais entretien de la structure (ce cas concerne surtout le corps de voûte) Une modification du tracé en plan du cours d eau traversé (déplacement de méandres) Une modification du profil en long du cours d eau traversé Des modifications mal maîtrisées faites sur l ouvrage NANCY, 24 septembre

11 Réparation des fondations Principales causes de désordres Modification du tracé en plan : Ce type de cause reste assez anecdotique, il concerne des cours n ayant pas atteint leur profil d équilibre. Cela peut notamment modifier l angle d attaque de l eau sur les appuis, ou provoquer le déchaussement des culées. Notons que l aménagement de certains cours d eau par l homme peut créer des modifications du tracé en plan NANCY, 24 septembre

12 Réparation des fondations Principales causes de désordres Modification du profil en long du cours d eau Il s agit de l une des causes les plus fréquentes d affouillements. On retient plusieurs facteurs: L action de l homme par emprunt conséquent de matériaux au lit, qui entraîne son creusement sur tout le linéaire (on pourra prendre comme exemple la Loire avec des extractions de t/an en 1979) Une action naturelle, localisée aux abords de l ouvrage, due à la présence d obstacles dans la rivière (les piles) NANCY, 24 septembre

13 Réparation des fondations Principales causes de désordres Deux types principaux d affouillements locaux : Au droit de l appuis, provoqué par des tourbillons dans l eau lorsque le cours rencontre la pile A l aval de l ouvrage, dû à la réduction de la largeur du cours au droit de l ouvrage, et donc à une augmentation de la vitesse de l eau, d où une érosion des sols plus importante. Source : guide fondation de pont en site aquatique NANCY, 24 septembre

14 Exemple d affouillement Source : guide fondation de pont en site aquatique NANCY, 24 septembre

15 Principes de réparation des fondations Protection des appuis par enrochement Les enrochements sont utilisés de longue date afin de stabiliser l appui, dans certains cas ils font partie intégrante de la fondation. En terme de réparation ils servent : A protéger l appui des affouillements A combler les fosses d érosion A protéger les appuis de chocs d embâcles A servir de massifs de butée pour maintenir des coffrages pour l exécution de travaux NANCY, 24 septembre

16 Principes de réparation des fondations Protection des appuis par enrochement Différentes techniques d enrochement : Rajout de matériel brut (gros cailloux) : Solution moins coûteuse que la plupart des autres solutions, néanmoins cela nécessite une surveillance en vérifiant les cotes, l état et la continuité de la géométrie des protections. L entretien se fait par rechargement en matériaux NANCY, 24 septembre

17 Principes de réparation des fondations Protection des appuis par enrochement Enrochement par gabions Les gabions sont des enrochements maintenus dans une armature métallique. L avantage du gabion est sa déformabilité : il épouse les déformations du terrain en cas d érosion Source : guide fondation de pont en site aquatique NANCY, 24 septembre

18 Principes de réparation des fondations Protection des appuis par enrochement Exemple de gabions pour la réfection du pont de Dieulouard (54) NANCY, 24 septembre

19 Principes de réparation des fondations Reprise du massif de fondation Lorsque c est possible, et que l état de l ouvrage l exige on peut «améliorer» les sols sous l appui de l ouvrage par bétonnage ou par injection. Ces travaux sont plus lourds et plus coûteux mais permettent d agir en profondeur sur la fondation de l ouvrage NANCY, 24 septembre

20 Reprise des fondations par injection Le principe ici est d améliorer le sol du massif de fondation sans avoir besoin de réaliser de gros terrassements. Des forages sont réalisés à travers les fondations existantes jusqu au substrat, puis les vides éventuels sont injectés depuis les tubes de forage sous la fondation Les produits utilisés pour faire les injections sont variés : Les mortiers : économiques, et de faible dispersion, ils limitent les déperditions. Par ailleurs ils sont résistants au délavage sous fort courant coulis de bentonite-ciment : plus fluide que les mortiers, ils peuvent servir à combler les petits vides laissés par les mortiers (utilisation en deuxième phase). Ils peuvent également régénérer les maçonneries fissurées. Les gels de silice : très fluides, ils peuvent être utilisés sur des sols sableux, ils sont néanmoins plus délicats à mettre en œuvre NANCY, 24 septembre

21 Reprise des fondations par injection Source : guide fondation de pont en site aquatique Exemple de forage d injection NANCY, 24 septembre

22 Renforcement des fondations par micro-pieux Ce type de réparation peut être envisagé dans les cas suivants : Renforcer les fondations superficielles insuffisantes d un ouvrage (cas de tassement de sol) Renforcer ou remplacer des pieux existants incapables de reprendre les descentes de charges. Le principe des micro-pieux est d améliorer la capacité portante d une fondation en augmentant le frottement entre le sol et la fondation. Il faut garder à l idée que le cheminement des efforts de la voûte jusqu au substrat change. Il est important de noter que le battage ou le vibro-fonçage sont susceptibles de déstabiliser le terrain autour de la fondation Dans de nombreux cas, il est difficile de se raccorder à la structure existante, la reprise d une partie de la semelle existante peut alors être nécessaire. NANCY, 24 septembre

23 Renforcement des fondations par micro-pieux Source : FAFO guide STRESS NANCY, 24 septembre

24 Réparation des pieux en bois-reprise en sous-oeuvre Ce type de travaux est assez lourd. Il oblige à terrasser jusqu au sommet des pieux (et d assécher la rivière) afin de les réparer. Ce type de réparation peut s envisager lorsque la tête des pieux se trouvent au niveau du marnage (suite à un abaissement du niveau des fonds par exemple), ce qui déclenche un pourrissement du bois. NANCY, 24 septembre

25 Réparation des pieux en bois-reprise en sous-oeuvre Source : guide fondation de pont en site aquatique NANCY, 24 septembre

26 MERCI DE VOTRE ATTENTION NANCY, 24 septembre